REJEITOS DE MINERAÇÃO (JIGUE E ESPIRAL) COMO AGREGADOS EM ARGAMASSAS GEOPOLIMÉRICAS

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1 REJEITOS DE MINERAÇÃO (JIGUE E ESPIRAL) COMO AGREGADOS EM ARGAMASSAS GEOPOLIMÉRICAS F. C. R. Raos; P. H. R. Borges Rua José do Patrocínio Carneiro, Nº 103, Apto. 102, Buritis, CEP , Belo Horizonte, Minas Gerais nandacrr@hotail.co Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais RESUMO Geopolíeros são ligantes obtidos por ativação alcalina de aluinossilicatos, estudados e substituição ao ciento Portland na construção civil. O potencial sustentável destes ateriais está associado à obtenção de atrizes confeccionadas co até 100% de resíduos ou rejeitos contendo SiO 2 e Al 2 O 3. Ua alternativa abientalente ais favorável é a substituição de agregados naturais (areias e britas) por rejeitos, caso a atriz geopoliérica seja copatível co os esos. Este trabalho avalia a substituição de agregado quartzoso por dois rejeitos de ineração - u do processo de classificação por espiral e outro da etapa de concentração por jigage na produção de geopolíeros. As propriedades físicas (densidade aparente, absorção de água, porosidade) e ecânicas (resistência à copressão e flexão) avaliadas perite concluir que os rejeitos de ineração pode ser utilizados coo agregados na produção de geopolíeros, auenta o potencial sustentável destes ateriais e reduz o ipacto abiental associado à disposição de rejeitos de ineração. Palavras-chave: geopolíeros, rejeitos de ineração, potencial sustentável. INTRODUÇÃO A acuulação e falta de espaço para disposição dos rejeitos de ineração são alguns dos probleas que os países produtores de inerais estão enfrentando. A busca por ua destinação útil dos rejeitos de ineração não é só ua preocupação por parte dos abientalistas e epresas ineradoras, as tabé por parte do 2489

2 setor da construção civil que cada vez ais se destaca nas pesquisas de tecnologias de novos ateriais co o intuito de contribuir para a sustentabilidade. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da incorporação de dois tipos de rejeitos de ineração de ferro nas propriedades físicas e ecânicas de argaassas geopoliéricas. Estes ateriais de construção nada ais são do que ateriais à base de ativação alcalina de aluinossilicatos naturais, rejeitos industriais ou de ineração. O rejeito espiral é oriundo da etapa noeada de classificação que é a separação das partículas por taanho, ou seja, por granuloetria. Por sua vez, a concentração é u processo que te coo objetivo fazer a separação dos inerais de interesse econôico dos deais, obtendo-se dessa fora o rejeito jigue. MATERIAIS E MÉTODOS Três fatores fora escolhidos para a avaliação das propriedades físicas e ecânicas dos geopolíeros, são eles: (i) dois níveis de relação solução/sólidos (1,20 e 1,30); (ii) três níveis de tipo de rejeito e substituição de partículas de u agregado padrão quartzo (rejeito espiral, rejeito jigue e cobinação entre os dois rejeitos) e (iii) percentual de substituição de rejeito (50 e 100%). Ao todo, fora feitas 14 forulações para o estudo deste trabalho (Tab. 1). Tabela 3 Fatores e níveis experientais investigados. Fatores Solução/Sólidos Tipo de Rejeito/Granuloetria REF1 1,30 Quartzo 0 REF2 1,20 Quartzo 0 C1 1,30 Rejeito Espiral 50 C2 1,30 Rejeito Espiral 100 C3 1,30 Rejeito Jigue 50 C4 1,30 Rejeito Jigue 100 C5 1,30 Rejeito Espiral + Jigue 50 C6 1,30 Rejeito Espiral + Jigue 100 C7 1,20 Rejeito Espiral 50 C8 1,20 Rejeito Espiral 100 C9 1,20 Rejeito Jigue 50 C10 1,20 Rejeito Jigue 100 C11 1,20 Rejeito Espiral + Jigue 50 C12 1,20 Rejeito Espiral + Jigue 100 Condições experientais % de substituição 2490

3 O prieiro passo foi preparar a solução ativadora co antecedência ínia de 24h, ua vez que a reação entre os coponentes (silicato de sódio, hidróxido de sódio e água) é exotérica. Co u isturador ecânico foi possível isturar todos os coponentes, e aproxiadaente 5in, auentando-se gradualente a velocidade de rotação do isturador, até copleta hoogeneização. A cura dos geopolíeros foi realizada e ua estufa à 45 ºC, por 24h, confore utilizada e outros trabalhos (1). Para cada forulação, fora oldados seis corpos de provas, sendo três prisas de (20x40x160) e três cubos de 50. Para a realização dos ensaios à flexão e três pontos fora utilizadas três aostras prisáticas, be coo para os ensaios à copressão, poré três aostras cúbicas. Os ensaios de resistência à flexão e à copressão das 14 forulações de geopolíeros fora realizados após 7 dias de idade das aostras. Para geopolíeros à base de ativação de etacaulinita, não há ganho significativo de resistência após esta idade. A tensão da ruptura na flexão é calculada pela Eq. A. 3PL R (A) 2 2bd O cálculo da resistência à copressão é deterinado por eio da divisão do áxio carregaento obtido no ensaio pela área superficial correspondente, Eq. B. F Rc (B) A c As duas etades ropidas dos ensaios de flexão e três pontos fora utilizadas na deterinação da: absorção de água, densidade aparente e porosidade aparente, todas pelo étodo de saturação e água (2). Nestes experientos edira-se: (i) a assa das aostras secas e estufa (a 105 C por 24h); (ii) a assa das aostras iersas e água e u dessecador sob vácuo por 6h (saturada superfície seca) e, finalente; (iii) saturada subersa. O ensaio de absorção de água e argaassas e concretos foi realizado a partir do étodo por iersão e água. A absorção de água, porosidade aparente e densidade aparente, calculadas respectivaente pelas Eq. C, D e E, são obtidas a partir da edida de três assas: 1 é a assa seca, 2 é a assa da aostra saturada subersa e 3 é a assa da aostra saturada co superfície seca (todas expressadas e graas) (2). 2491

4 a 3 1 (C) (D) 2 d 1 (E) 3 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores de resistência à copressão obtidos variara entre 36,34 a 49,49 MPa para forulações co solução/sólidos = 1,30, e entre 36,87 a 44,39 MPa para aquelas co solução/sólidos = 1,20. As Fig. 1a e 1b exibe, respectivaente, a resistência à copressão dos geopolíeros confeccionados co solução/sólido de 1,30 e 1,20. Figura 1 Resistência à copressão dos geopolíeros confeccionados co (a) solução/sólidos = 1,30 e (b) solução/sólidos = 1,20. De u odo geral, percebe-se que os valores de resistência são sepre aiores para os geopolíeros confeccionados co enor relação solução/sólido (1,20). Estes geopolíeros contê enos solução e, por consequência, enos água de istura, haja visto que as soluções alcalinas são aquosas. Ua redução de solução pode acarretar diinuição de porosidade e, portanto, auento de resistência (3). As édias dos resultados de resistência à copressão (Fig. 1a e 1b) indica que a substituição de quartzo por rejeito de ineração não prejudica o desepenho ecânico. 2492

5 Os dados de resistência à flexão variara entre 5,45 a 11,1 MPa para forulações co solução/sólidos = 1,30 (Fig. 2a), e entre 5,76 a 7,29 MPa para aquelas co solução/sólidos = 1,20 (Fig. 2b). Figura 2 Resistência à flexão dos geopolíeros confeccionados co (a) solução/sólidos = 1,30 e (b) solução/sólidos = 1,20. Sabe-se que o auento da relação solução/sólidos noralente acarreta diinuição da resistência ecânica, pois ais água é incorporada aos geopolíeros. Neste estudo, especificaente, notou-se o inverso. No entanto, na confecção dos geopolíeros, pôde-se verificar que aqueles co solução/sólidos = 1,20 era pouco trabalháveis. É possível que o valor de 1,20 adotado tenha sido insuficiente para proover a dispersão copleta dos álcalis na istura e copleta reação do etacauli. Isto explicaria a queda de resistência relacionada a ua enor relação solução/sólidos. Os dados de densidade aparente variara entre 1,81 a 1,95 g/c 3 para forulações co solução/sólidos = 1,30, e entre 1,84 a 1,98 g/c 3 para aquelas co solução/sólidos = 1,20. As Fig. 3a e 3b ostra os valores de densidade aparente para cada forulação de geopolíero estudada. 2493

6 Figura 3 Densidade aparente dos geopolíeros confeccionados co (a) solução/sólidos =1,30 e (b) solução/sólidos =1,20. Percebe-se u auento significativo de densidade aparente e apenas dois casos: substituição de 100% do rejeito jigue ou 100% de espiral + jigue. Os valores de absorção de água obtidos variara entre 10,74 a 12,4% para forulações co solução/sólidos = 1,30, e entre 9,13 a 11,57% para aquelas co solução/sólidos = 1,20. As Fig. 4a e 4b indica que e todos os casos de substituições de rejeito por quartzo, a absorção de água se anteve acia dos valores referenciais correspondentes (REF1 e REF2). Figura 4 Absorção de água dos geopolíeros confeccionados co (a) solução/sólidos = 1,30 e (b) solução/sólidos = 1,20. Portanto, a substituição de quartzo por rejeito pode coproeter a durabilidade de geopolíeros, haja visto que geopolíeros co rejeitos terão ua icroestrutura ais aberta e, portanto, ais susceptíveis à ação de agentes agressivos. No entanto, percebe-se ainda que a cobinação dos rejeitos do espiral e jigue e 100% de substituição de quartzo não corresponde ao pior caso, ou seja, aior absorção de água. Os dados de porosidade aparente variara entre 24,09 a 29,36% para forulações co solução/sólidos = 1,30, e entre 20,57 a 27,05% para aquelas co solução/sólidos = 1,20. As Fig. 5a e 5b ostra que e todos os casos de substituições de rejeito por quartzo, a porosidade aparente se anteve acia dos valores referenciais correspondentes (REF1 e REF2). 2494

7 Figura 5 Porosidade aparente dos geopolíeros confeccionados co (a) solução/sólidos = 1,30 e (b) solução/sólidos = 1,20. Estes resultados estão de acordo co os resultados anteriores de absorção de água. Percebe-se ainda que a cobinação dos rejeitos do espiral e jigue e 100% de substituição de quartzo não corresponde ao pior caso, ou seja, aior porosidade aparente. CONCLUSÕES As principais conclusões obtidas fora: os geopolíeros confeccionados co os rejeitos estudados apresentara bo desepenho co relação às propriedades ecânicas (resistência à flexão e três pontos e à copressão). Não houve redução significativa das resistências e função do auento do teor de rejeito nas forulações; os geopolíeros produzidos não tivera grandes alterações na densidade aparente. Por sua vez, as propriedades absorção de água e de porosidade aparente apresentara coportaentos seelhantes, antendo-se acia dos valores referenciais, o que poderia coproeter a durabilidade dos geopolíeros contendo rejeitos, tornando-os ais propensos à ação de agentes agressivos. E geral, conclui-se que é possível a aplicação dos rejeitos de ineração na produção de argaassas e concretos estruturais, de odo a elevar a capacidade sustentável dos geopolíeros e a reduzir o ipacto abiental associado ao grande volue e à disposição dos rejeitos. 2495

8 REFERÊNCIAS 1. BORGES, P. H. R.; FONSECA, L. F.; NUNES, V. A.; PANZERA, T. H.; MARTUSCELLI, C. C. Andreasen Particle Packing Method on the Developent of Geopolyer Concrete for Civil Engineering. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 26, p , RILEM. Disponível e: < Acesso e 14 de agosto de PINTO, A. T. Introdução ao Estudo dos Geopolíeros p. MINING WASTE (JIGUE AND ESPIRAL) AS AGGREGATES IN MATRIX GEOPOLYMER ABSTRACT Geopolyers are binders which are obtained by alkaline activation of aluinosilicates that are studied to replace Portland ceent in construction. The sustainable potential of these aterials is associated with obtaining fabricated atrices which uses 100% of waste or tailings containing SiO 2 and Al 2 O 3. A ore environentally friendly alternative is to replace natural aggregates (sand and gravel) for waste, that the geopolyer atrix is copatible therewith. This study evaluates the replaceent quartzitic aggregate ining wastes by two - one for the classification process and another spiral of concentration by jigging step - the production of geopolyers. The physical properties (bulk density, water absorption, porosity) and echanical (flexural and copressive strength) that were easured prove that the ining wastes can be used as aggregates to produce geopolyers increases the potential of sustainable aterials and reduces the ipact environent associated with ining tailings disposal. Keywords: geopolyers, ining tailings, sustainable potential. 2496